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        通過高級駕駛員輔助系統提高汽車安全性能

        作者: 時間:2013-04-12 來源:網絡 收藏
        汽車已成為現代社會不可缺少的一部分,為全球貨物及人員運輸提供了一種低成本的交通方式。不幸的是,每天都會因車輛駕駛而出現大量的事故與傷亡事件。據世界衛生組織統計,1998年全球交通事故死亡人數高達120萬;1990年交通事故是全球導致人類死亡的第九大原因,預計到2020年它將進一步上升為第三大致死原因。

        鑒于上述原因,汽車原始設備制造商(OEM)及其供應商合作伙伴,以及全球政府機構一直在努力開發并推廣主動安全與(ADAS),其設計旨在降低事故發生率并減少碰撞的嚴重程度。汽車產業界分析師認為,到2010年,ADAS將成為頂級新技術,其不僅可以幫助駕駛員提前意識到潛在的危險,而且還可通過車道偏離警告系統(LDWS)、睡意檢測及夜視系統等技術潛在地延長駕駛員的反應時間。

        隨著消費者對ADAS的深入了解,得知其能夠提供更高的安全性,預計他們將更容易接受該技術,從而推動市場對這一需求的增長。ADAS已應用于豪華轎車,隨著技術的成熟,其將逐漸進入大眾市場,應用到普通車輛中,同時產量的提高將大幅降低產品成本。就汽車OEM廠商而言,鑒于目前被動安全系統快速成為汽車的標準技術,主動安全與ADAS技術還將有助于實現與眾不同的特色化產品。

        ADAS概覽

        ADAS的設計方案并不是要控制車輛,而是向駕駛員提供車輛周圍環境及車輛運行狀況等相關信息,提醒駕駛員注意潛在危險,從而提高行車安全性。

        ADAS應用采用多種傳感器來收集有關車輛及車輛周圍環境的物理數據。收集相關數據后,ADAS系統將采用目標檢測、識別與跟蹤等處理技術來評估危險性。我們不妨舉兩個應用實例來說明,一是車道偏離警告系統(檢測到車道無意偏離,立即提醒駕駛員),二是交通標志識別。啟用車道偏離警告系統時,系統會根據車輛位置檢測并跟蹤車道情況,在車輛越線進入相鄰車道時通知駕駛員。就交通標志識別而言,系統能識別交通標志并告訴駕駛員當前最高限速,或通知駕駛員目前行駛的具體區段。

        不同系統通常要求采用不同類型的傳感器來收集環境信息。我們不妨舉幾個實例,如車道偏離警告系統采用CMOS攝像頭傳感器,夜視系統采用紅外傳感器,自適應巡航控制系統(ACC)通常采用雷達技術,而停車則采用超聲波技術。盡管不同應用的技術細節各有差異,但技術處理過程通常都包括數據采集、預處理及后處理等三個階段。預處理階段執行全圖像處理功能,數據工作強度較大,結構也較為常規化,具體包括圖像的變換、穩定性、特征信號增強、噪聲降低、顏色轉換、運動分析等。后處理階段則進行特征跟蹤、場景解釋、系統控制及決策制定等工作(見圖1)。用于收集環境信息的傳感器,不管其類型如何,均可獲得生成基本圖像的數據集。

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        圖1:主動安全系統的整個處理過程

        識別、跟蹤并評估駕駛相關的對象是一項復雜的工作。駕駛風格與條件會影響傳感器收集的原始數據的質量,并會使識別和跟蹤對象所需的重要細節變模糊。在不同的天氣條件(如較強的陽光、下雨、起霧及下雪等)下,駕駛員駕駛車輛這一過程的動態化程度極高,而且操作具不可預見性。當面對更為復雜的情況,必須對所有數據進行實時處理,且處理時延不得超過30ms。警告延遲半秒鐘,就很可能導致事故發生,而不能讓駕駛員及時對警告做出反應。

        從數據采集到采取行動的每一步都要求強大的信號處理能力,因此,及時、準確地執行主動安全與ADAS系統必須要求高性能產品提供支持。專為應用設計并優化的數字信號處理器(DSP),如德州儀器(TI)推出的TMS320DM643x達芬奇處理器就能提供所需的性能,從而使OEM廠商能夠向市場推出主動安全與ADAS技術。

        動態靈活性

        除了高性能之外,ADAS應用還要求靈活的架構來滿足多種功能要求。例如,各國的交通標志從語言、文字字體、形狀到顏色等各不相同。我們必須提供足夠的靈活性,這樣才能在不同的產品線間盡可能地重復使用該技術,并根據新興市場的要求以正常速度低成本地推進技術創新。軟件創新是效率最高的方式。達芬奇處理器采用軟件可編程的架構,因此能為開發人員提供足夠的靈活性,以便支持不斷變化的算法。

        我們不妨設想一下在不考慮駕駛條件(如較強的陽光等)這一因素情況下的預處理算法。有些汽車供應商采用一種算法,有些則在白天采用一種算法,在夜間駕駛又采用另一種算法。實際上,針對多種不同的駕駛條件,我們將需要各種不同的預處理與后處理算法。系統還必須具備快速適應能力,比方說車輛進入遂道時,就會瞬間從白天駕駛模式切換到夜間駕駛模式。

        請注意,車輛的不同傳感器應執行不同的功能(見圖2)。如側向傳感器進行盲點檢測;前向傳感器負責車輛、車道、交通標志及行人識別工作;車內傳感器則檢測車內是否有人,駕駛員是否出現睡意及想做些什么等。

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        圖2:車輛安裝的多種傳感器執行各種具體任務


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